HOME

Kamis, 24 Maret 2011

Fiber Optic

Bagian – Bagian Fiber Optik Fiber optik terdiri dari serat 

optik dan bagian pembungkus.
Serat optik terdiri dari 2 bagian, yaitu cladding dan core.
Cladding adalah selubung dari core.Cladding mempunyai indek  bias lebih rendah dari pada core akan memantulkan kembali cahaya yang mengarah keluar dari core kembali kedalam core lagi. Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh serat optik.
1. Core
adalah kaca tipis yang merupakan bagian inti dari fiber optik yang dimana pengiriman sinar dilakukan.
2. Cladding
adalah materi yang mengelilingi inti yang berfungsi memantulkan sinar kembali ke dalam inti(core).
3. Buffer Coating
adalah plastic pelapis yang melindungi fiber dari kerusakan.
Sedangkan dalam penngunaannya serat optik akan dilapisi oleh material lainnya yang berguna untuk melapisi serat fiber. Dimana bagian-bagian yang ditambahkan adalah :
1. Strength material
Adalah material yang digunakan untuk melapisi buffer dan melindungi serat optik agar tidak terjadi masalah sterching pada saat pemulsaan sinyal elektronik
2. Jacket
Adalah bagian yang melindungi serat optik dan material dari lingkunga luar seperti air, cahaya, dan unsur-unsur lainnya serta gaya abrasi yang dapat membahayakan fiber optik.

Jenis-jenis Fiber Optic yg sering digunakan:
  • Indoor/Outdoor Tight Buffer
  • Indoor/Outdoor Breakout Cable
  • Aerial Cable/Self-Supporting
  • Hybrid & Composite Cable
  • Armored Cable
  • Low Smoke Zero Halogen (LSZH)
Kode warna
Selubung luar
Dalam standarisasinya kode warna dari selubung luar (jacket) kabel serat optik jenis Patch Cord adalah sebagai berikut:
  • Kuning serat optik single-mode
  • Orange serat optik multi-mode
  • Aqua Optimal laser 10 giga 50/125 mikrometer serat optik multi-mode
  • Abu-Abu Kode warna serat optik multi-mode, yang tidak digunakan lagi
  • Biru Kadang masih digunakan dalam model perancangan

Konektor

Pada kabel serat optik, sambungan ujung terminal atau disebut juga konektor, biasanya memiliki tipe standar seperti FC, SC, ST, LC, atau MTRJ. Selain itu pada konektor tersebut biasanya menggunakan warna tertentu dengan maksud sebagai berikut:
  • Biru yang paling umum digunkan untuk serat optik single-mode.
  • Hijau sudah tidak digunakan lagi untuk serat optik multi-mode
  • Hitam - Abu-abu, Krem serat optik multi-mode
  • Putih - Merah Penggunaan khusus

Karakteristik Serat Optik

Kabel optic memiliki karakteristik yang berbeda dengan kabel lainnya. Karkteristik tersebut adalah :


1. Ukuran kecil
Diameter luar serat optik berkisar antara 100-250 µm. Diameter maksimum setelah dilapisi/dibungkus dengan plastick/nilon sebagai jaket menjadi ± 1 mm. Ukuran ini masih sangat kecil dibandingkan dengan konduktor kabel coaxial (1- 10 mm).


2. Ringan
Dibandingkan dengan kabel transmisi biasa (Spesifigravity 9.8) maka specifigravity bahan silica sebagai serat optik yaitu 2.2, sehingga beratnya menjadi 1/2 – 1/3 berat kabel transmisi biasa.


3. Lentur
Pada umumnya serat optik tidak akan patah bila dilengkungkan dengan radius 5mm. Oleh karenanya kabel serat optik mempunyai kelenturan yang sama dengan kabel transmisi biasa, sehingga teknis pemasangannya tidak jauh berbeda dengan teknik pemasangan kabel biasa.


4. Tidak berkarat
Bahan silica sebagai bahan dasar serat optik mempunyai sifat kimia yang sangat stabil oleh karenanya tidak mungkin berkarat.


5. Rugi-rugi rendah
Serat optik dengan bahan silica mempunyai rugi-rugi transmisi rendah, besarnya berkisar 2-8 dB/km dengan panjang gelombang 830 nm. Dibandingkan dengan kabel coaksial yang mempunyai rugi-rugi transmisi sebesar 19 dB/km pada frekuensi 60 Mhz.


6. Kapasitas tinggi
Kapasitas dalam menyalurkan informasi per cross section area sangat besar disamping mempunyai bandwidth yang lebar (Broadband). Sebagai contoh : Kapasitas penyaluran per cross section area 100 x dibandngkan dengan multi pair cable dan 10 x dibandingkan dengan coaxial cable.


7. Bebas induksi
Serat optik menggunakan bahan dasar silica yang pada dasarnya merupakan bahan dielektrik yang sangat baik dan kebal terhadap induksi elektromagnet dan juga terhadap kilat/petir.


8. Cross Talk rendah
Kemungkinan terjadinya kebocoran sinar antar serat optik sangat kecil, demikian pula kebocoran akibat masuknya sinar dari luar kemudian ikut merambat dalam serat optik.


9. Tahan temperatur tinggi
Bahan silica mempuyai titik leleh ± 1900º C dan ini sangat jauh diatas titik leleh capper dan plastik. Sangat ideal bila dipergunakakn sebagai sarana komunikasi pada daerah yang rawan terhadap tenperatur tinggi.


10. Tidak menimbulkan bunga api
Pada titik sambung tidak mungkin terjadi bunga api (discharge), oleh karenanya sangat ideal bila digunakan pada tempat-tempat yang peka terhadap ledakan/kebakaran.


11. Tidak dapat dicabangkan
Serat optik mempunyai ukuran sangat kecil/sangat tipis. Oleh karenanya sangat sulit bahkan tidak mungkin untuk dicabangkan. Bila harus dicabangkan maka harus dilakukan perubahan terlebih dahulu dari sinyal optik ke sinyal elektrik.


12. Tidak menggunakan bahan tembaga
Serat optik menggunakan bahan silica yang tidak mengandung unsur logam bahkan serat optik yang menggunakan Multicomponent Glass, unsur campuran logam (copper) sangat kecil. Tembaga hanya digunakan sebagai pelapis pelidung pada kabel fiber optik untuk komunikasi kabel laut dan sebagai lewatnya arus DC untuk mencatu tegangan pada repeater-repeater di bawah laut.
Meskipun rapuh, namun masih mempunyai daya peregangan kurang lebih sebesar 5% untuk menghindarkan kerusakan serat optik pada waktu pemasangan/penarikan, maka pada waktu disusun menjadi kabel optik diberi penguat

Jenis – Jenis Fiber Optik Berdasarkan mode yang dirambat :

1. Single-mode fibers

Mempunyai inti yang kecil (berdiameter 0.00035 inch atau 9 micron) dan berfungsi mengirimkan sinar laser inframerah (panjang gelombang 1300-1550 nanometer). Singlemode Step Index mempunyai karakteristik sebagai berikut :

  • Serat optik Singlemode Step Index memiliki diameter core yang sangat kecil dibandingkan ukuran claddingnya
  • Ukuran diameter core antara 2 µm – 10µm
  • Cahaya hanya merambat dalam satu mode saja yaitu sejajar dengan sumbu serat optik.
  • Memiliki redaman yang sangat kecil
  • Memiliki bandwidth yang lebar
  • Digunakan untuk transmisi data dengan bit rate tinggi
  • Dapat digunakan untuk transmisi jarak dekat, menengah dan jauh
2. Multi-mode fibers

Mempunyai inti yang lebih besar(berdiameter 0.0025 inch atau 62.5 micron) dan berfungsi mengirimkan sinar laser inframerah (panjang gelombang 850-1300 nanometer). Multimode Step Index mempunyai karakteristik sebagai berikut :

  • Indeks bias core konstan.
  • Ukuran core besar (50mm) dan dilapisi cladding yang sangat tipis.
  • Penyambungan kabel lebih mudah karena memiliki core yang besar
  • Sering terjadi dispersi.
  • Hanya digunakan untuk jarak pendek dan transmisi data bit rate rendah

Berdasarkan indeks bias core :

  • Step indekspada serat optik step indeks, core memiliki indeks bias yang homogen.
  • Graded indeksindeks bias core semakin mendekat ke arah cladding semakin kecil. Jadi pada graded indeks, pusat core memiliki nilai indeks bias yang paling besar. Serat graded indeks memungkinkan untuk membawa bandwidth yang lebih besar, karena pelebaran pulsa yang terjadi dapat diminimal

Cara Kerja Fiber Optic :
Berlainan dengan telekomunikasi yang mempergunakan gelombang elektromagnet maka pada serat optik gelombang cahayalah yang bertugas membawa sinyal informasi. Pertama-tama microphone merubah sinyal suara menjadi sinyal listrik. Kemudian sinyal listrik ini dibawa oleh gelombang pembawa cahaya melalui serat optik dari pengirim (transmitter) menuju alat penerima (receiver) yang terletak pada ujung lainnya dari serat. Modulasi gelombang cahaya ini dapat dilakukan dengan merubah sinyal listrik termodulasi menjadi gelombang cahaya pada transmitter dan kemudian merubahnya kembali menjadi sinyal listrik pada receiver. Pada receiver sinyal listrik dapat dirubah kembali menjadi gelombang suara.
Tugas untuk merubah sinyal listrik ke gelombang cahaya atau kebalikannya dapat dilakukan oleh komponen elektronik yang dikenal dengan nama komponen optoelectronic pada setiap ujung serat optik. Dalam perjalanannya dari transmitter menuju ke receiver akan terjadi redaman cahaya di sepanjang kabel serat optik dan konektor-konektornya (sambungan). Karena itu bila jarak ini terlalu jauh akan diperlukan sebuah atau beberapa repeater yang bertugas untuk memperkuat gelombang cahaya yang telah mengalami redaman.

Proses Pembuatan Fiber Optic 
Bahan
:

Kaca serat optik yang hampir selalu dibuat dari 
silika, namun beberapa bahan lainnya, seperti fluorozirconate, fluoroaluminate, dan chalcogenide kacamata, lagi digunakan untuk aplikasi-riak gelombang inframerah. Seperti kacamata lainnya, kacamata ini memiliki refractive index sekitar 1.5. Biasanya perbedaan antara inti dan cladding adalah kurang dari satu persen.
Serat optik plastik (POF) yang umumnya langkah-indeks multi-mode serat inti dengan diameter 0,5 millimeters atau lebih besar. POF biasanya lebih tinggi attenuation co-efficients dari serat kaca, 1 dB / m atau lebih tinggi, dan ini attenuation tinggi membatasi berbagai POF berbasis sistem.

Pembuatan :

Fiber/serat optic dibuat dari gelas optik yang sangat murni yang mengandung sangat sedikit sekali pengotor (impurities).Langkah-langkah pembuatannya adalah :

1. Membuat 
Preform Blank

Gelas untuk 
preform ini dibuat dengan suatu proses yang disebut dengan Modified Chemical Vapor Deposition (MCVD). Berikut gambar skematis prosesnya :
Pada proses ini, gas oksigen disuntikkan dalam bentuk gelembung-gelembung ke larutan silikon klorida (SiCl
4), germanium klorida (GeCl4) dan atau larutan kimia lainnya. Campuran ini harus bersifat presisi dalam sifat fisik maupun optiknya, meliputi : indeks refraksi, koefisien pemuaian, titik lelehnya dan sebagainya. Uap gas tersebut lalu diarahkan ke dalam tabung silika atau kuarsa sintetik pada mesin lathe khusus. Saat lathe bekerja, obor akan digerakkan ke atas dan bawah disisi luar tabung. Panas yang tinggi dari obor tersebut akan menyebabkan :
  • Silikon dan germanium bereaksi dengan oksigen, membentuk silikon dioksida (SiO2) dan germanium dioksida (GeO2).
  • Silikon dioksida dan germanium dioksida yang berada di dalam tabung akan menumpuk dan melebur membentuk gelas.
Lathe akan berputar terus menerus untuk membuat coating yang rata dan konsisten pada blank. Kemurnian dari blank dijaga dengan menggunakan plastik tahan korosi pada sistem pengaliran gas-nya (blok katup, pipa, segel) dan mengontrol ketat aliran dan komposisi dari campuran. Proses pembuatan preform blank ini berjalan otomatis dan membutuhkan waktu beberapa jam. Setelah preform blank dingin, pengujian kualitas (indeks refraksi) harus dilakukan.


2. Menarik fiber dari preform
Setelah preform blank selesai diuji, preform blank lalu dimasukkan ke fiber drawing tower.

Blank dimasukkan ke dapur grafit (3.542 – 3.992 oF) dan pada ujungnya meleleh hingga gumpalan lelehan jatuh akibat gravitasi. Saat jatuh, gumpalan tersebut akan mendingin dan membentuk benang. Operator lalu memasang untaian tersebut melalui suatu seri coating cup dan UV Curing Ovenke kumparan yang ditarik. Mekanisme tractor secara perlahan akan menarik serat dari preform blank yang dipanaskan dan secara presisi dikendalikan menggunakan laser micrometer untuk menentukan diameter serat dan memberikan informasi kembali pada mekanisme tractor tadi. Serat tersebut ditarik dari blank dengan kecepatan 10 – 20 m/s dan dijadikan kumparan yang dapat menampung hingga 2.2 km serat optik tersebut.
  • Menguji Produk Serat Optik
    Pengujian untuk produk akhir serat optik mencakup :
  • Tensile Strength à minimum 100.000 lb/in2.
  • Profil indeks refraktif à menunjukkan numerical aperturedan juga cacat optiknya.
  • Geometri serat à memastikan diameter inti, dimensi cladding, diameter coating sama.
  • Attenuation(pelemahan)à menentukan tingkat degradasi panjang gelombang beragam sinyal cahaya setelah jarak tertentu.
  • Kapasitas informasi yang dibawa (bandwidth) à jumlah sinyal yang dapat dibawa pada suatu saat.
  • Dispersi kromatik à sebaran beragam panjang gelombang cahaya melalui inti (sangat penting untuk bandwidth).
  • Temperatur kerja atau jangkauan kelembaban.
  • Pengaruh temperatur terhadap pelemahan.
  • Kemampuan untuk mengalirkan cahaya dibawah air à penting untuk kabel dibawah air.
Saat serat telah melewati pengujian tersebut, serat-serat ini dijual ke perusahaan telepon, perusahaan kabel dan penyedia jaringan. Banyak perusahaan yang saat ini sedang mengganti sistem lama mereka yang berdasarkan pada kawat tembaga dengan sistem serat optik untuk meningkatkan kecepatan, kapasitas dan kejernihannya.

Aplikasi Fiber Optic
Fiber-optic komunikasi

Serat optik dapat digunakan sebagai media telekomunikasi dan 
jaringan karena fleksibel dan dapat digabungkan sebagai kabel. Hal ini berguna terutama untuk komunikasi jarak jauh, karena cahaya propagates melalui serat dengan sedikit attenuation dibandingkan dengan kabel listrik. Hal ini memungkinkan panjang jarak yang akan spanned dengan beberapa repeaters. Selain itu, per-saluran lampu sinyal propagating dalam serat dapat di modulated harga tinggi sebagai sebagai 111 gigabits per detik, walaupun 10 atau 40 Gb / s biasa digunakan dalam sistem. Setiap serat dapat membawa banyak jalur independen, masing-masing yang berbeda dengan panjang gelombang cahaya (panjang gelombang-division multiplexing (wdm)). Jaring menilai data (data rate tanpa overhead byte) per serat adalah per-saluran data menilai dikurangi oleh FEC overhead, dikalikan dengan jumlah saluran (biasanya sampai delapan puluh dalam komersial padat wdm sistem pada 2008.

Lebih dari jarak pendek, seperti jaringan dalam sebuah bangunan, serat menghemat ruang di kabel ducts karena satu serat dapat membawa lebih banyak data dari satu kabel listrik. 
Fiber juga kekebalan untuk gangguan listrik, tidak ada pembicaraan antara lintas sinyal yang berbeda dan tidak ada kabel pickup lingkungan kebisingan. Berlapis baja non-serat tersebut tidak melakukan kabel listrik, yang membuat serat solusi yang baik untuk melindungi peralatan komunikasi di tegangan tinggi lingkungan seperti daya generasi fasilitas komunikasi atau logam struktur rawan kilatpemogokan. Mereka juga dapat digunakan dalam lingkungan dimana peletus uap yang hadir, tanpa bahaya pengapian. Suara dr sambungan telepon lebih sulit dibandingkan dengan sambungan listrik, dan ada konsentris dual core serat yang akan berkata kepada tap-bukti.
Walaupun serat dapat dibuat transparan dari plastik, gelas, atau kombinasi dari kedua, serat yang digunakan dalam jarak jauh aplikasi telekomunikasi selalu kaca, karena semakin rendah attenuation optik. Kedua multi-mode dan single-mode serat digunakan dalam komunikasi, dengan multi-mode serat umumnya digunakan untuk jarak pendek, hingga 550 m (600 yards), dan single-mode serat lagi digunakan untuk jarak link. Karena dari tighter tolerances diperlukan untuk beberapa cahaya dalam dan di antara satu-mode serat (inti diameter sekitar 10 micrometers), satu-mode transmitters, receivers, amplifiers dan komponen lainnya yang umumnya lebih mahal daripada multi-mode komponen.

Contoh aplikasi 
TOSLINK, Fiber didistribusikan data antarmuka, jaringan optik sinkronis.

Fiber Optic Sensor

Serat memiliki banyak menggunakan dalam jarak jauh. Dalam beberapa aplikasi, dengan Sensor ini sendiri adalah sebuah serat optik. Dalam kasus lain, serat ini digunakan untuk non-fiberoptic Sensor ke suatu sistem. Tergantung pada aplikasi, serat dapat digunakan karena ukuran kecil, atau fakta bahwa tidak ada 
daya listrik yang diperlukan di lokasi terpencil, atau karena banyak sensor dapat multiplexed sepanjang panjang serat yang berbeda dengan menggunakan wavelengths terang untuk setiap Sensor, atau sensing waktu tunda sebagai cahaya melewati sepanjang serat melalui setiap Sensor. Waktu tunda dapat ditentukan dengan menggunakan perangkat seperti optical-waktu domain reflectometer.

Serat optik dapat digunakan sebagai sensor untuk mengukur 
kejang, suhu, tekanan dan kuantitas yang memodifikasi oleh serat sehingga kuantitas yang akan diukur modulates yang intensitas, fase,polarisasi, panjang gelombang waktu transit atau cahaya dalam serat. Sensor yang berbeda dengan intensitas cahaya yang sederhana, karena hanya sederhana dan detektor sumber yang diperlukan.

Penting serat optik sensor menggunakan 
kabel serat optik, biasanya multi-mode satu, untuk mengirimkan modulated cahaya baik dari non-Sensor serat optik, atau elektronik sensor terhubung dengan transmitter optik. A besar keuntungan dari sensor penting adalah kemampuan mereka untuk mencapai tempat-tempat yang lain tidak dapat diakses. Contoh adalah pengukuran suhu di dalam pesawat jet mesin dengan menggunakan serat untuk mengirimkan radiasi menjadi radiasi api yang terletak di luar mesin. Penting sensor juga dapat digunakan dengan cara yang sama untuk mengukur suhu internal transformer listrik, di mana ekstrim electromagnetic bidang lainnya hadir membuat pengukuran teknik mustahil. Penting sensor digunakan untuk mengukur getaran, rotasi, pemindahan, kecepatan, akselerasi, torque, dan berpilin.

Aplikasi lain dari Fiber optik


Serat yang banyak digunakan dalam aplikasi penerangan. Mereka akan digunakan sebagai panduan cahaya di medis dan aplikasi lain di mana cahaya terang harus shone pada target yang jelas tanpa line-of-sisi jalan. Dalam beberapa bangunan, serat optik digunakan untuk rute sinar matahari dari atap ke bagian lain dari bangunan (lihat optik non-imaging). Cahaya serat optik juga digunakan untuk hias aplikasi, termasuk tanda-tanda, seni, dan buatan pohon Natal. Swarovski butik menggunakan serat optik untuk menerangi mereka menampilkan kristal dari berbagai sudut Mempekerjakan sementara hanya satu sumber cahaya. Serat optik intrinsik merupakan bagian dari cahaya-produk transmisi bangunan beton, LiTraCon.

Serat optik juga digunakan dalam imaging optik. koheren bundel dari serat digunakan, kadang-kadang bersama dengan lensa, yang panjang, tipis imaging perangkat yang disebut 
endoskopi, yang digunakan untuk melihat objek melalui lubang kecil. Medis endoscopes digunakan untuk minimal invasi penyelidikan atau prosedur operasi (endoskopi). Industri endoscopes (lihat fiberscope atau borescope) digunakan untuk memeriksa keras untuk mencapai apa-apa, seperti mesin jet interior.

Dalam 
spectroscopy, kumpulan serat optik digunakan untuk menyebarkan cahaya dari spectrometer ke substansi yang tidak dapat ditempatkan di dalam spectrometer sendiri, untuk menganalisis dan komposisi. Spectrometer menganalisis zat oleh kuat cahaya dari dan melalui mereka. Dengan menggunakan serat, spectrometer yang dapat digunakan untuk belajar objek yang terlalu besar untuk di dalam, atau gasses, atau reaksi yang terjadi dalam tekanan kapal.

Serat optik yang 
doped dengan beberapa langka-unsur bumi seperti erbium dapat digunakan sebagaimedia memperoleh keuntungan dari laser atau amplifier optik. Jarang-bumi doped serat optik dapat digunakan untuk memberikan sinyal amplifikasi oleh splicing singkat bagian doped fiber menjadi biasa (undoped) serat optik baris. Doped yang seratnya optikal dipompa dengan laser panjang gelombang kedua yang digabungkan ke dalam baris di samping sinyal gelombang. Kedua wavelengths terang dikirim melalui doped fiber, yang transfer energi dari panjang gelombang kedua pompa ke sinyal gelombang. Proses yang menyebabkan amplifikasi adalah merangsang emisi.

Doped serat optik dengan 
panjang gelombang shifter digunakan untuk mengumpulkan kilau cahaya dalam fisika eksperimen. Serat optik dapat digunakan untuk memberikan rendahnya tingkat daya (sekitar satu watt) untuk barang elektronik yang terletak di lingkungan yang sulit listrik. Contoh ini adalah elektronik tinggi powered antena elemen pengukuran dan perangkat yang digunakan dalam peralatan transmisi tegangan tinggi.

Penggunaan atau aplikasi lain dari serat optik dapat digunakan dalam berbagai macam bidang seperti :

  • Local Area Networks (LANs) dan Wide Area Networks (WANs)
  • Otomatisasi pabrik
  • Kabel televisi
  • Sistem transportasi pintar à lampu lalu lintas pintar, tempat tol otomatis, tanda pesan yang dapat diubah, juga sistem telemetry yang bedasarkan serat optik
  • Industri biomedikal à digunakan di mesin telemedicine untuk transmisi gambar diagnosa digital
  • Industri otomotif, militer, dan ruang angkasa.


Daftar Pustaka
  1. Callister, William D. Materials Science and Engineering An Introduction 6th Edition. 2004. Canada : John Wileys & Sons, Inc.
  2. Crisp, John & Elliott, Barry, Introduction to Fiber Optic . 1996. Oxford : Elsevier
  3. Hand Book of Optics. 1976. New York: McGraw-Hill
  4. http://id.wikipedia.org/wiki/Serat_optik
  5. http://dedenthea.wordpress.com/2007/02/17/apa-itu-fiber-optik/
  6. http://ewijaya.wordpress.com/2007/09/25/bagaimana-fiber-optic-bekerja/
  7. http://pacificcable.com
  8. http://glenair.com
  9. http://communication.howstuffworks.com/fiber-optic-communications/fiber-optic.htm/printable
  10. http://schools-wikipedia.org

Tidak ada komentar:

Posting Komentar